创新案例与创造学

创造学基础主讲人：杜继涛博士上海工程技术大学高职学院新型多点膨胀式红酒瓶塞设计倍力式增压机标准化答题卡数字化冲孔机数字化精密平口钳设计杠杆式倍力增压冲压一体化压力机减少压力的笔套钣金连接的新型折叠式自行车节能燃气灶原理设计第1章创造学与创造原理第一节创造学概述一、创造与创新1、创造的含义创造是一种其他动物所不具备的、特有的人类社会活动，其特征是具有显著的新颖性和独特性。（001题）新颖性和独特性：第一次、非重复性。2、创新的含义美国经济学家熊比特：一项发明的具体应用可看成一项创新。1996年，中国创新工程：新技术（新产品、新工艺）的研究开发、生产及商业化应用有关的技术经济活动。3、创造与创新的比较创造注重：研究发明具有显著新颖性和独特性的东西（工艺、产品、方法……）创新注重：将新的东西转换为现实，并取得实效。创新的核心在于创造（008），创新的理论基础是创造学（006）。二、创新的意义1、创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力1995年，江泽民，全国科技大会（002）1996年，国家创新工程：以企业为主体的技术创新工程、以科研院所为主体的知识创新工程。2、创新是知识经济的基础3、创新是企业发展的源动力4、创新是实现人生价值的必由之路国家创新体系主要包括__创新工程__、知识创新工程和高等学校211工程。（003题）三、创造学的组成与特征创造学是一门研究创造的规律和方法，研究人的创造力和创新思维，从而更好地创造新事物、新产品、新方法、新工艺。（007题）创造学组成：创造哲学、创造心理学和创造工程学。其中：创造工程学为其中最实用的分支。创造学特征：主体性、控制性、新颖性、功利性、综合性（005题）。13一、组合原理所谓组合原理，是指将两种或两种以上的学说、技术、产品的一部分或全部进行适当叠加和组合，用以形成新学说、新技术、新产品的发明创造原理。从思维特征和操作形式来看，组合不同于综合。组合既可以是自然组合，也可以是人工组合;既可以是技术组合，也可以是方法组合。同是碳原子，以不同方式、不同晶格组合，便可得到坚硬而昂贵的金刚石或脆弱而平常的石墨。组合原理有着广阔的用武之地。组合就是创造。我们常用的多用柜、两用笔、组合文具盒等，都是利用组合原理创造的体现。C组合组合第2节创造原理14前IBM工程师、发明者大卫·布拉德里Ctrl-Alt-Delete（计算机热键）DavidBradley在IBMPC上写出Ctrl-Alt-Delete的相关代码，他的一句玩笑也被业界奉为经典之语：“我创造了它，比尔·盖茨则让它声名远扬15组合法是现代技术发明的一条重要途径。我们周围的事物，就有许多是由两个或两个以上的技术因素组合在一起的。例如大家都很熟悉的彩色电视机的发明，所采用的400多项技术，在当时都是已经非常成熟的，但是经过科学的组合，使得电视机从黑白到彩色，产生了一个质的飞跃。在上世纪70年代初期，X射线照像技术和电子计算机技术都已经是非常成熟的了，诺贝尔生理医学奖获得者豪斯菲尔德就把这两项技术结合在一起，发明了CT扫描仪。其实这里面并没有什么原理上的突破，只是原有的技术经过组合，产生了全新的效果，因而诞生了一项重大的发明。16异类组合重组组合主体附加同类组合组合原理根据参与组合的组合因子的性质和主次关系以及组合的方式不同，组合的类型大体可分四类（009题）：171.组合原理的分类（1）同类组合同类组合，又叫同类自组，是指由两个或两个以上相同或近于相同的事物简单叠合。同类组合是在保持事物原有功能或原有意义的前提下，通过数量的增加以弥补功能上的不足或求取新的功能。比如，一般的直升机只有一个旋翼，有人把8个旋翼组合在一起，发明了载重量达160吨的八旋翼直升机。18如把20把同样的废锯条组合在一起做成挫刀，用300个易拉罐筒组成求生筏等等，发射人造卫星的多级火箭，其原理亦可被视为几枚火箭的同类组合。子母灯、双向拉锁等。这些都是同类组合成功发明的范例。松下公司的起家产品:单联插座改进为双联和三联插座。同类组合是在保持事物原有功能或原有意义的前提下，通过数量的增加以弥补功能上的不足或求取新的功能。（010）（1）同类组合19（2）异类组合异类组合，是指来自不同领域的两种或两种以上不同类型的事物所进行的叠合，如日历笔架、日历圆珠笔等就是异类组合的创造产物（011）。在异类组合中，被组合的因子来自不同的方面，各因子彼此间一般没有明显的主次之分，参与组合的因子可以从意义、原则、构造、成分、功能等任何一方面或多方面互相渗透，从而使组合后的整体发生变化。比如，汽车就是发动机、离合器和传动机构等因子组合创造而成的一种交通工具。离合器传动轴发动机20异类组合是最广泛的发明创造。针线、日历和圆珠笔虽不属于同一行业的产品，但是其组合的结果产生了带针线包的圆珠笔和内藏日历的圆珠笔；异类组合绝不是简单的凑合，例如收音机和照相机放在一起就没有什么意义，因而并不能构成发明创造。21（3）主体附加主体附加，是指在原有的事物中补充新的内容，在原有的物质产品上增添新的功能附件。如早期的自行车没有车铃，后来加上了车铃。在主体附加创造中，主体事物的性能基本上保持不变，附加物只是对主体起补充、完善或充分利用主体功能的作用。（012）印有导游图的纸折扇很畅销，折扇上的导游图就是一种附加物。汽车作为主体，加上附加物之后，才变得越来越完善、越来越现代化了。22案例：带橡皮擦的铅笔有一天，穷困的画家律蒲曼正专心致志地绘画，要修改时却找不到橡皮擦。好不容易找到一块擦去了需要修改的画面后，却又不知道把铅笔放到何处了。他从中吸取教训，把橡皮擦与铅笔用丝线缚在一起，这样可以避免两者分离难找。但这种方法不牢固，使用一会儿橡皮擦就掉下来，很不方便。他不甘心，于是剪下一块薄铁片，把橡皮擦和铅笔末端绕包起来，再压两道浅渠，使用时再也不会掉下。他想：如果铅笔都能带着橡皮擦，定会受画家、广大学生的欢迎。于是，律蒲曼向亲戚借来几十美元到专利局办理申请手续，很快得到确认，不久又被雷巴铅笔公司买了这项专利。原本生活潦倒的律蒲曼,一下就获得55万美元的专利费。23（4）重组组合重组组合，是指在同一个事物的不同层次上分解原来的事物或组合，然后再以新的方式重新组合起来。战国时代田忌赛马的故事亦可生动地说明重组组合的创造思想。现在，人们把这一原理应用到了有些体育比赛之中，如乒乓球团体赛等等，取得了较好的成果。（013）目前在企业中大力开展的资产重组，实际上也是一种组合创造与创新。在这一原理的引发下，可产生许许多多重组的方法。汉字构成飞机问世初期，螺旋桨置于机头，后来装到了机顶，发明了直升飞机。24爱因斯坦曾说：“组合作用似乎是创造性思维的本质特征。”组合创造在创造发明中的作用和地位日趋显著。有人在统计了1900年以来的480项重大创新成果后发现：三四十年代的创新成果是以突破型为主而组合型为次的；五六十年代，两者大体相当；到80年代，突破型成果渐趋于次要而主要以组合型成果为主。这一情况说明组合创造已经成为当前发明创造的主要方式。晶体管发明者之一的美国发明家肖克莱曾说：“所谓创造，就是把以前独立的发明组合起来。”磁半导体发明者、日本科学家菊池诚也讲：“我认为发明有两条路：第一条是全新的发明，第二条是把已知其原理的事实进行组合。”25利根川进应用新的分子生物学的技术和方法论，在研究中发现，抗体基因不是作为完整的基因，而是作为片段散布在染色体上遗传给下一代的。利用顺序组合的原理，这些有限的抗体基因片段通过种种组合，形成数量巨大的新的抗体基因。这就是他发现的“抗体多样性生成的遗传规律”理论的核心内容。他因此而在１９８７年荣获诺贝尔医学·生理学奖。“抗体多样性生成的遗传规律”26滚动导轨的发明常见的机床导轨是滑动摩擦导轨，其摩擦阻力较大。如果在导轨摩擦面间加装滚动体，可使导轨之间的滑动摩擦转化成滚动摩擦(图(a))。与普通的滑动导轨相比，滚动导轨具有运动灵敏度高、定位准确性好、摩擦力低、润滑系统简单、维修保养方便等优点，其发明思路就是借鉴了普通的推力轴承的结构形式(图(b))，成为了技术结构移植的新产物。二、综合原理综合不是将研究对象进行简单叠加，而是将欲综合的各个事物进行分解，然后根据需要将分解出来的有关部分进行重新组合。中医、西医→中西医结合日本：善于综合的民族，上世纪无一项重大发明，但善于综合别国先进技术，创造出许多世界一流的技术和产品。综合是在科学分析基础上择优而进行的组合.（014）28三、移植原理19世纪末，人们对于电影机的研究虽已取得很大进展，但仍有一个关键性问题未能解决，即如何使影片以每秒24幅的速度做动、停、动的间歇运动，使影片在每秒钟时间经过片面时会动24次、停24次。许多研究者对于这个复杂的问题均束手无策。法国科学家卢学埃尔兄弟在看到缝纫机的机针插入布里时布料不动，当针向上提起时布料向前挪动一下，然后又是停、动、停……他们把这种原理移植到电影机中，很快便解决了上述的难题。通过普通的缝纫机动作的启示而解决了电影机放映中的大难题，充分体现了创造移植原理的运用和成果。创造学中的移植，就是把一个已知对象中的概念、原理、方法、内容或部件等运用或迁移到另一个待研究的对象之中，从而使得研究对象产生新的突破而导致创造。他山之石，可以攻玉29移植又可以分为原理移植、结构移植、方法移植和材料移植四种。原理移植是指在同一研究领域的不同载体或在不同研究领域之间的原理移植，从而产生新的成果。如解析几何学和物理化学的诞生就是原理移植的结果。结构移植是将彼事物的结构形式或特征移植到此事物中，以产生新事物的方法。结构移植大有用武之地。例如，人们移植积木结构，开发出模板机床、拼装式家具；移植出土文物金缕玉衣，发明出空心保健凉席等。方法移植是指将某种新方法移植到各种科研和技术创新之中，以使其能启迪和促使新成果的产生。材料移植是指新产品研制过程中，用某种材料更换原来惯用的材料，使新移植的材料发挥更好的创造作用。许多产品是通过材料的更换实现创新的。30四.逆反原理所谓逆反原理，是指在发明创造过程中，人们沿着与常规思路相反的方向寻求问题解法的一种思维原理。搬运图书的妙法苏格兰有一家图书馆要迁往新址，其图书搬运工作量十分巨大。按照以前的做法雇请搬运工来完成这项任务，支付的酬金相当可观，给经济本来就不宽裕的图书馆造成一定压力。图书馆负责人开动脑筋，采用了违反惯例的做法，发出了取消借书数量限制。结果在短期内大量图书外借，而还书时则还到新址，由读者完成了大部分图书的搬运工作，既节省了经费、又满足了读者的求知欲望，皆大欢喜。31属性逆反大小逆反方向逆反原理逆反逆反原理逆反原理可分为原理逆反、属性逆反、方向逆反和大小逆反等。32将事物的基本原理，如机械的工作原理、自然现象规律、事物发展变化的顺序等有意识地颠倒过来，往往会产生新的原理、新的方法、新的认识和新的成果，从而导致创造。德国青年摄影师莫泽尔·梅蒂乌斯研究了电影的原理，并将用逆反的方式在地铁中实行，在与车窗等高处的地铁墙壁上挂出一幅幅连续变化的图画，当车辆运行时，图画正好以每秒24幅的速度映入乘客眼帘，于是乘客就会看见墙壁上的“活电影”了。自动扶梯、传送带。当然，原理逆反之后也不一定都能成功。比如，若将水泵的叶轮固定而使壳体旋转，就抽水这一功能来说，至少目前看来是难以实现的。真理都是有一定的适用范围的，原理逆反也必然有其一定的适用场合。1、原理逆反332、属性逆反一个事物的属性是丰富多彩的，有许多属性是彼此对立的，或者是成对的，比如，软与硬、干与湿、直与曲、柔与刚、空心与实心等等。属性逆反原理，就是有意地以与某一属性相反的属性去尝试取代已有的属性，即逆化已有的属性，从而进行创造活动。1924年，德国青年马谢·布鲁尔产生了用空心材料替代实心材料做家具的思想，并率先用空心钢管制成了名曰“瓦西里”的椅子，在社会上产生轰动并一直风靡至今。从那以后，马谢·布鲁尔又用这一空心取代实心的属